PP 2016_1 16052016PDF

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

JHONATAN MATOS DE SOUZA

DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS NA FONTE POR POÇOS DE

INFILTRAÇÃO:

uma proposta ao combate do alagamento de áreas urbanas

SINOP - MT

2016/1

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

JHONATAN MATOS DE SOUZA

DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS NA FONTE POR POÇOS DE

INFILTRAÇÃO:

uma proposta ao combate do alagamento de áreas urbanas

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca

Examinadora do Curso de Engenharia Civil –

UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof. Orientador: Arnaldo Taveira Chioveto.

SINOP - MT

2016/1

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 ... 12 Equação 2 ... 12 Equação 3 ... 12

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Gráfico Climático ... 9 Figura 2: Bacia de drenagem delimitada com indicação de cotas e sentido de

escoamento. ... 14 Figura 3: Detalhamento de poço de infiltração em corte ... 15 Figura 4: Poço de Infiltração e dispositivo complementar...15

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título: DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS NA FONTE POR POÇOS DE INFILTRAÇÃO: uma proposta ao combate do alagamento de áreas urbanas

2. Tema: Engenharia Civil (30100003)

3. Delimitação do Tema: Hidrologia (30104025), Geotécnica (30103002) 4. Proponente: Jhonatan Matos de Souza

5. Orientador: Me. Arnaldo Taveira Chioveto

6. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso - UNEMAT

7. Público Alvo: Público em geral, acadêmicos e profissionais atuantes na área

de Engenharia Civil

8. Localização: Avenida dos Ingás, 3001 Jardim Imperial, CEP: 78550-000, Sinop-MT

SUMÁRIO

5.1 TAXA DE RECARGA DA ZONA AERADA ... 10

6 METODOLOGIA ... 13

7 CRONOGRAMA ... 18

8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 19

ANEXO A I ... 20

1 INTRODUÇÃO

O processo de ocupação urbana leva à impermeabilização do solo, o que se torna evidente quando os recursos hídricos sobre a superfície são incapazes de se dissipar naturalmente, gerando acúmulo. Como alternativa a este problema excedente aplica-se a intervenção humana, sendo redirecionado para a via pública e coletado por dispositivos de drenagem que são responsáveis por suprimir o impacto gerado pela perda da capacidade natural de infiltração do solo, decorrente da obstrução da passagem de água por obstáculos como edificações e pavimentos (SALES et al., 2008).

O poço de infiltração é um dispositivo de atuação localizada que funciona como uma técnica compensatória de drenagem permitindo ao solo aproximar sua capacidade de infiltração anterior ao período de urbanização. Podendo contribuir quando a eficiência do sistema de drenagem é de 100% ou mesmo quando os dispositivos convencionais de drenagem atuam de forma deficiente, tendo suas capacidades limitadas decorrente de algum tipo obstrução ou estando danificados.

Os recursos hidrológicos excedentes a rede coletora da via que estão em desconformidade com as necessidades de escoamento são redirecionados na fonte para o dispositivo drenante, aliviando a sobrecarga do sistema (BARBASSA et al., 2014).

A área do estudo apresenta um solo com condutividade hidráulica considerada lenta ou muito lenta (BOLDRIN et al., 2012), com sentido de correção à deficiência do subsolo recomenda-se o uso da manta geotêxtil por proporcionar um aumento na sua capacidade de infiltração e filtragem de poluentes.

Este é um método alternativo que atua de forma adjunta a rede coletora da malha urbana auxiliando no escoamento das águas de origem pluvial, sendo empregado quando o processo de urbanização já se encontra consolidado, tornando inviável ou impraticável o redimensionamento da via (CANHOLI, 2014). Estas medidas evitam o caos urbano no tráfego, prejuízos materiais e de acordo com Botelho (2011) o risco de contaminação para os habitantes de áreas inundáveis por agentes patogênicos disseminados na água.

Esta pesquisa é classificada como experimental de acordo com Gil (2002), onde serão determinadas as variáveis atuantes sobre os poços de infiltração capazes de influenciá-lo, as formas de controle de escoamento de águas pluviais no meio urbano e a otimização do sistema, baseando-se em dados coletados no município de topografia, precipitação atmosférica e capacidade de infiltração do solo.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

Observando a baixa compacidade do escoamento da precipitação pluviométrica pela rede de águas pluviais, pergunta-se: o dispositivo de poço de infiltração consegue suprimir a sobrecarga do sistema de coleta de águas pluviais implantado?

3 JUSTIFICATIVA

A temática deste trabalho foi definida baseando-se na observação do fenômeno de alagamento verificado na cidade de Sinop em períodos de intensas chuvas, onde é evidente ser um transtorno para os moradores que ficam impossibilitados de transitar normalmente. A pesquisa propõe uma alternativa a esta adversidade com a infiltração do excedente precipitado, não drenado, diretamente no solo, tendo como melhoria o fluxo do tráfego uma vez que os transeuntes não precisam permanecer retidos durante o período de escoamento e ainda o benefício relacionado à saúde com a redução da proliferação de doenças ocasionadas pelo acumulo de água e com isso o risco de contaminação.

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

Apresentar um sistema alternativo de drenagem por poços de infiltração associado à rede coletora de águas pluviais da malha urbana, gerando alívio na sobrecarga do sistema, independente das condições de colmatagem a que o dispositivo está sujeito.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Identificar a estanqueidade de águas pluviais no centro urbano;

 Analisar a viabilidade do poço de infiltração aplicado à área de estudo;

 Propor meio alternativo de drenagem que atue na via urbana pareado ao

sistema pré-existente, proporcionando alivio de sobrecarga sem a necessidade de substituí-lo.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A cidade de Sinop foi um empreendimento governamental de ocupação da Amazônia Legal Brasileira nos idos de 70, sendo seu nome derivado das iniciais da colonizadora que a projetou: Sociedade Imobiliária Noroeste do Paraná. Em sua maior parte a região foi ocupada por imigrantes vindos do sul do país, mais especificamente dos estados do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, principalmente entre 1972 e 1973 (PMS, 2016).

Sinop foi fundada em 14 de setembro de 1974 e com emancipação política em dezembro de 1979, com área inicial de 48.678 Km² que compreendia também a ele os distritos de Vera, Santa Carmem, Claudia e Marcelândia. Atualmente possui extensão de 3.942,231 Km² e população estimada em 129.916 habitantes (PMS, 2016).

De acordo com a base de dados Climate-Data.org (2012) a cidade de Sinop possui uma precipitação média anual de 1818 mm, sendo julho o mês mais seco, com 2mm e fevereiro o período chuvoso com 309mm, conforme apresentado na figura 1.

Figura 1: Gráfico Climático Fonte: Climate-data.org, 2016.

Os parâmetros a serem adotados devem ser os picos de deflúvios associados a uma precipitação crítica (CANHOLI, 2014), uma vez que as piores situações devem ser levadas em conta no dimensionamento da estrutura de drenagem ou escoamento.

Poços de infiltração são descritos como:

[...] medidas de contenção na fonte mais recomendadas quando não se dispõe de espaço ou quando a urbanização existente, já consolidada, inviabiliza a implantação das medidas dispersivas de aumento de infiltração (CANHOLI, 2014, p. 50).

Tomaz (2011) ratifica ao expressar que o poço de infiltração é um dispositivo de drenagem de águas pluviais situado na zona aerada, com profundidade máxima de implantação recomendada de 3m a 4m. Todavia, o autor recomenda que, se existe um hotspot, isto é, um posto de gasolina, oficina mecânica ou local de potencial contaminação do aquífero subterrâneo, não deverá ser feita a recarga. Uma vez que a água pluvial da via não pode ser infiltrada diretamente por risco de contaminação esta pesquisa também propõe um método de filtragem que viabilize a prática.

5.1 TAXA DE RECARGA DA ZONA AERADA

Oliveira (2016) explana zona aerada como uma região superficial em que o solo tem seus poros preenchidos por gases (ar e vapor de água) e por água.

Ao observar a geologia do território desta pesquisa BOLDRIN et al.(2012) descreve que a condutividade do solo do município de Sinop se constitui por ser lenta ou muito lenta. Para Barbassa et al. (2014) se pode apresentar melhorias significativas na capacidade de infiltração de água no solo com a implantação da manta geotêxtil.

A recarga da zona aerada pode ser determinada pela Equação de Zangar (TOMAZ apud BOUWER, 2011):

Equação Tipo A para Si≥Lw

𝑄 =

 K= condutividade hidráulica (m/dia);  Q= vazão (m3 /dia);

 Lw= profundidade da água dentro do poço de infiltração (m);  Ln= logaritmo neperiano;

 rw=raio do poço de infiltração (m);

 Si= distância do fundo do poço de infiltração até a área impermeável (m). A NBR 13969/97 salienta observar que o nível entre o lençol freático e o fundo do poço deve ser no mínimo de 1,5 m.

Equação Tipo B para Si <2Lw

𝑄 =

3 ln(𝐿𝑤

𝑟𝑤)

(Equação 2)

Equação Tipo C para Lw > 10 x rw

𝑄 =

ln (2 𝑥𝐿𝑤

𝑟𝑤)

6 METODOLOGIA

Esta pesquisa possui uma abordagem de caráter quantitativo, recorrendo a linguagem matemática para descrever a realidade com base na análise de dados (GERHARDT; SILVEIRA, 2009, apud Fonseca, 2002) referentes ao poço de infiltração e a bacia a que se destina.

De acordo com Gerhardt e Silveira (2009) a pesquisa é de natureza aplicada, pois objetiva gerar conhecimentos específicos para aplicação prática, dirigidos à solução de problemas específicos, que neste trabalho se trata da má drenagem urbana. Envolvendo verdades e interesses locais.

Esta pesquisa possui caráter exploratório, podendo ser classificada como: pesquisa bibliográfica e estudo de caso (GERHARDT; SILVEIRA, 2009 apud GIL, 2007), uma vez que será dimensionado para o município de Sinop-MT, haja vista o histórico de alagamento recorrendo na região.

O procedimento da pesquisa é experimental, consiste em definir as formas de controle e de observação dos efeitos que a variável produz no objeto (GERHARDT; SILVEIRA, 2009 apud GIL, 2007).

Uma bacia hidrográfica ou de drenagem pode ser entendida como localidades na superfície terrestre que separadas funcionam como receptoras de águas pluviais em função de suas diferenças topográficas (UFSCAR, 2010).

A bacia de drenagem pretendida para este projeto se constitui como uma área de contribuição de águas precipitadas que segue as declividades do centro de Sinop, correspondente ao sentido do escoamento, dos níveis mais altos do terreno aos mais baixos, até o ponto de instalação do dispositivo de drenagem na praça Plínio Calegário.

Figura 2: Bacia de drenagem delimitada com indicação de cotas e sentido de escoamento. Fonte: Google Earth, adaptado.

Empregando o software Google Earth é possível determinar na bacia de drenagem os trechos interceptados: as avenidas Julio Campos, Acácias, Sibipirunas e as ruas das Rosas, Orquídeas, Nogueiras, Pitangueiras e Castanheiras. Para um maior nível de precisão na determinação das altitudes do terreno pretende-se o uso do GPS manual Garmin modelo Etrex com precisão de 3m.

O nível do lençol freático no local de implantação do poço de infiltração será determinado por meio de dados (ANEXOS A I e A II) fornecidos pelo SIAGAS (Sistema de Informação de Águas Subterrâneas), desenvolvido pelo departamento de Serviços Geológicos do Brasil - SGB, observando o nível estático (Ne) do poço de monitoramento próximo ao dispositivo de drenagem é possível determinar a condição ideal para o dimensionamento do projeto.

Este trabalho apresenta um dispositivo com modelo geométrico otimizado, com paredes em anel de concreto perfuradas, montadas como blocos de encaixe, em estrutura pré-moldada, sem armadura.

Figura 3: Detalhamento de poço de infiltração em corte Fonte: acervo pessoal, 2016.

O Poço de Infiltração neste estudo é um dispositivo dimensionado a fim de receber a sobrecarga de águas pluviais redirecionadas da Boca-de-Lobo, drenadas da via urbana durante a precipitação, gerando alívio do sistema e restituindo a água no solo de maneira segura, sem o risco de contaminação do lençol freático.

A infiltração ocorre nas paredes (por meio de furos) e do fundo do poço, ambos associados à manta geotêxtil. Para a proteção do dispositivo, há pedra brita no fundo do poço para evitar o desgaste do material filtrante através do impacto da queda d’água, vinda do tubo de PVC.

Um pré-tratamento para a detenção de sedimentos pode ser um pequeno reservatório antes do dispositivo de infiltração (TOMAZ, 2011). Na pesquisa pretende-se adotar um tanque anaeróbio para contenção dos contaminantes que possam infiltrar no solo, a água desviada da boca de lobo passa por um processo de decantação, separando a água dos sedimentos sólidos e materiais graxos (derivados do petróleo como óleo diesel) pela densidade e posteriormente

passando por gabiões (estruturas feitas de aço que se tornam sólidas quando preenchidas por pedras) para uma maior filtragem do material particulado.

Figura 4: Detalhamento de poço de infiltração em corte

Figura 4: Poço de Infiltração e dispositivo complementar Fonte: acervo pessoal, 2016.

Este trabalho se dividirá em três partes, sendo:

 Coleta de dados (precipitação pluviométrica, coeficiente hidráulico, nível de

lençol freático, topográfico);

 Dimensionamento do modelo proposto;

7 CRONOGRAMA

ATIVIDADES

2016

JAN FEV MAR ABR MAI

Escolha do tema e do orientador

Encontros com o orientador

Pesquisa bibliográfica preliminar Leituras e elaboração de

resumos

Elaboração do projeto

Entrega do projeto de pesquisa Apresentação do trabalho em banca

8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

BARBASSA, A.P. Poço de infiltração para controle de enchentes na fonte: avaliação das condições de operação e manutenção. Ambiente Construído, Porto Alegre, v.14, n.2, p.91-107, abr./jun. 2014.

BOLDIN, M. T. et al. Avaliação do Perigo à Contaminação do Aquífero Freático na Região da Vila São Cristovão em Sinop/MT. XVII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas e XVIII Encontro Nacional de Perfuradores de Poços, 2012.

BOTELHO, M.H.C.. Águas da Chuva: Engenharia das águas pluviais nas cidades, 3ª Edição. São Paulo: Blucher, 2011.

CANHOLI, A. P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes, 2ª Ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2014.

CLIMATE-DATA.ORG.Clima Sinop. Disponível em:< http://pt.climate-data.org/location/4077/>. Acesso em: 24 abr. 2016.

FONTOLAN, C. A. Classificação Climática de Köppen. Disponível em:< http://geoconceicao.blogspot.com.br/2012/05/classificacao-climatica-de-koppen.html>. Acesso em: 24 abril 2016.

GARMIN. Manual do usuário Etrex. Disponível em:<

http://gvfly.com/downloads/Etrex_Amarelo%20Portugues.pdf>. Acesso em: 10 maio 2016.

GERHARDT, T.E., SILVEIRA, D.T. Métodos de Pesquisa. 1ª Ed. Rio Grande do Sul: UFRS, 2009.

GIL, A.C. Como Elaborar Projetos de Pesquisa, 4ª Edição. São Paulo: ATLAS, 2002.

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE. Mato Grosso: Sinop. Disponível em: < http://cidades.ibge.gov.br/xtras/perfil.php?codmun=510790>. Acesso em: 14 maio 2016.

HOMETEKA. O que é gabião? Aprenda e inspire-se com 12 projetos de arquitetura e construção. Disponível em:<https://www.hometeka.com.br/inspire-se/o-que-e-gabiao-inspire-se-com-12-projetos-de-arquitetura-e-construcao/>. Acesso em 15 maio 2016.

NBR 13969/1997. Tanque séptico - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto Construção e operação. OLIVEIRA, S. Recursos geológicos:Águas subterrâneas. Disponível em:<

PMS - PREFEITURA MUNICIPAL DE SINOP. A cidade: Sinop. Disponível em: <http://www.sinop.mt.gov.br/A-Cidade/>. Acesso em: 14 maio 2016.

PRUSKI, F.F. et al. Infiltração da Água no solo. Minas Gerais: UFV, 2006. SALES, M.M. Sistemas de drenagem na fonte por poços de infiltração de águas pluviais. Ambiente Construído, Porto Alegre, v.8, n.2, p99-177, abr./jun. 2008.

SÓNOTÍCIAS. Chuva forte deixa centro e alguns bairros de Sinop alagados; veja vídeo. Disponível em:<http://sonoticias.com.br/noticia/geral/chuva-forte-deixa-centro-e-alguns-bairros-de-sinop-alagados-veja-video>. Acesso em: 4 abril 2016.

SIAGAS. SIAGAS WEB, 12 abril 2016. Disponível em:

<http://siagasweb.cprm.gov.br/layout/visualizar_mapa.php>. Acesso em: 12 abril 2016.

TOMAZ, P. Infiltração e Dry Swell.Disponível em:<

http://pliniotomaz.com.br/livros-digitais/>.Acesso em: 4 abril 2016. UFSCAR. Bacias Hidráulicas. Disponível em:<

http://www.ufscar.br/aprender/aprender/2010/06/bacias-hidrograficas/>. Acesso em: 4 abril 2016.

ANEXO A I- Ficha Técnica Completa de Poço

Poço:

5200006724 UF : MT Município : Sinop o

Localidade : Av. Gov. Júlio Campos, 1000-Centro- Sinop/MT Gerais Dados Gerais: Nome : PT: 01 Data da Instalação : 01/01/2000

Proprietário : Caiçara Comércio e Representação Ltda

Natureza do Ponto : Poço tubular

Uso da água : Abastecimento doméstico

Cota do Terreno :

Localização:

Localidade : Av. Gov. Júlio Campos, 1000-Centro- Sinop/MT

UTM (Norte/Sul) : 8688901 UTM (Leste/Oeste) : 662691 Latitude (GGMMSS) : 115123 Longitude (GGMMSS) : 553023

Bacia Hidrográfica: Rio Amazonas

Subbacia Hidrográfica: Rios Amazonas, Tapajos, Juruena e outros

Situação: Data : 03/09/2007 Situação : Bombeando Construtivos Perfuração:

Data: Profundidade Inicial(m) Profundidade Final(m) Perfurador Método

01/01/2000 0.00 35.00 Rotativo

Diâmetro:

De (m): Até (m): Polegadas Milímetros

0.00 35.00 4 101.6000

Revestimento:

De (m): Até (m): Material Diâmetro (pol)

Diâmetro (mm)

Filtro:

De (m): Até (m): Material Diâmetro (pol) Diâmetro (mm) Ranhura Espaço Anular: De (m): Até (m): Material Boca do Tubo:

Data: Altura(m): Diâmetro (pol) Diâmetro (mm)

4 101.6000 Entrada d'água: Profundidade: Profundidade Útil: Data: Profundidade: 35.00

ANEXO A II- Ficha Técnica Completa de Poço

Geológicos

Feição Geomorfológica: Descrição:

Formação Geológica:

Profundidade Inicial (m): Profundidade Final (m): Tipo de Formação:

0.00 35.00 Formacao Araguaia

Dados Litológicos:

De (m): Até (m): Litologia: Descrição Litológica: 0 10 Solo areno-argiloso Solo areno-argiloso

10 35 Argila Argila com intercalações de conglomerado

Hidrogeológicos

Aquífero no Ponto:

Nível da Água: Data:

Nível da Água (m):

Nível Medido Bombeando (S/N)? Vazão (m3/h):

Teste de Bombeamento

Teste de Bombeamento:

Data: Surgência: Nível Estático (m): Duração do Teste (h):

03/09/2007 N 11.30 4:00

Nível Dinâmico: Vazão Específica (m3/h/m):

Coeficiente de

Armazenamento: Vazão Livre (m3/h):

14.71 1.176

Permeabilidade (m/s): Transmissividade (m2/s): Vazão Após

Estabilização (m3/h): Tipo do Teste: 4.01 Rebaixamento Método: Unidade: Bomba injetora Análises Químicas Análises Químicas: Data da Coleta: 03/09/2007 Condutividade Elétrica (µS/cm): 132.00 Qualidade da Água (PT/CO): 1.50 Sabor da Água:

Qualidade da Água (Odor): Temperatura (Cº): Turbidez (NTU): 0.20 Sólidos Suspensos (mg/l): Sólidos Sedimentáveis (mg/l): Aspecto Natural: Ph: 5.65